专利名称：一种燃料电池膜电极检漏仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检漏仪，尤其是涉及一种燃料电池膜电极的检漏仪。
背景技术：
燃料电池是一种能够将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转变成电能的装置。该装置的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两侧的两张可导电多孔性扩散材料(如碳纸)组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂(如金属铂)。膜电极两边用导电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，失去电子形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端 阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体(如空气)，通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的正离子结合，形成反应产物。
在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂(或以纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应，形成氢正离子(质子)，其电化学反应方程式为 H2＝2H++2e- 氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方程式为 2H++1/2O2+2e-＝H2O 燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂(氧气)的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间，两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导流极板分设在膜电极两边，一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。
为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。在电池组中，位于两质子交换膜之间的极板的两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴极导流面。一个典型的电池组通常还包括1)、燃料及氧化剂气体的进口和导流通道。其作用是将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中2)、冷却流体(如水)的进、出口与导流通道。其作用是将冷却流体均匀地分布到各个电池组内的冷却通道中，吸收燃料电池内产生的反应热并将其带出电池组进行散热3)、燃料与氧化剂气体的出口与导流通道。其作用是将没有参与反应的多余燃料气体和氧化剂排出，同时将反应生成的液态或气态的水带出。上述燃料进出口、氧化剂进出口和冷却流体的进出口通常都开设在燃料电池组的一个端板上或分别开设在两个端板上。膜电极是燃料电池的核心部件，其质量的好坏是决定整个燃料电池性能的关键，膜电极除了可迁移交换反应中产生的质子外，不能让膜电极两侧的燃料氢气和空气互相穿过，以免它们相互混合而发生爆炸。也就是说，膜电极绝对不能漏气，检测膜电极是否漏气是对膜电极进行质量把关的重要一环。在生产实际中，必须对每一张膜电极都进行是否漏气的质量检测，严格把关，因此，必须设计一种既能快速又能准确地对膜电极进行检漏的装置，以确保膜电极的质量和生产效率。
目前膜电极的检漏多用真空检漏装置。公开号为CN1789944的中国专利公开了一种燃料电池膜电极的真空检漏装置，它包括机架、移动中间板、气缸、固定检测板、活动检测板、真空表和旋阀，检测时将膜电极固定于活动检测板的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O型密封圈上，通过定位机构使活动检测板上的膜电极正好位于固定检测板上的膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O型密封圈下方，然后将活动检测板上移，上下检测板的密封圈对应吻合将膜电极夹在中间，然后抽去膜电极与固定检测板之间的空气，并使真空度达到1mm汞柱，再把旋阀关闭，通过观察真空表上的压力是否变化，判断膜电极是否漏气。该装置在使用时会出现因真空度过大而造成的膜电极破损现象，并且上下密封圈对接吻合程度稍有偏差就会造成误检。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能快速、准确地对膜电极进行检漏的燃料电池膜电极的检漏仪，以确保膜电极的质量和生产效率。
其具体技术方案如下一种燃料电池膜电极的检漏仪，包括机架、上检测板和下检测板，所述的上检测板通过绝缘材料与电机运动装置相连接，所述的电机运动装置设于所述机架内部，所述下端与绝缘材料相连的下检测板设于基座上；所述的上下检测板之间设有测量电压的仪表。
所述的电机运动装置包括电机、蜗杆装置与蜗轮装置，其中所述的蜗杆装置通过蜗轮装置与电机相连接，并且所述的蜗杆装置通过绝缘材料与上检测板相连接，所述的蜗轮装置与电机之间设有扭矩传感器。
所述的电机运动装置还包括与电机相连接的延时器和振荡器，其中所述的延时器用于控制电机的运行，所述的振荡器用于控制电机进行反转。
所述的上、下检测板分别与恒流电源的正负极相连接，并且电路中设有电源开关，其设于机架上，用于控制整个电路。
所述的机架上还设有控制开关，其与电机串联连接，用于控制上检测板的上下运动。
所述的上检测板与电机运动装置之间还设有万向轴，当上检测板向下运动正压在放有膜电极的下检测板上时，万向轴连接可以使上检测板与下检测板的接触挤压更为均匀紧密。
所述的上检测板和下检测板是由普通导电材料制成。
所述的绝缘材料可以是聚四氟乙烯、橡胶、酚醛树脂、陶瓷、玻璃中的一种。
所述的恒流电源的电流＜1.5mA，膜电极两端的电压＜1.5V，防止由于电压过大导致膜电极受损。
与现有技术相比，本实用新型的燃料电池膜电极的检漏仪能快速、准确地对膜电极进行检漏，在检漏过程中不损坏膜电极，为确保膜电极的生产质量和生产效率提供了有效保障。
图1为本实用新型燃料电池膜电极检漏仪主要部件的立体结构图； 图2为本实用新型燃料电池膜电极检漏仪的工作过程示意图； 图3为本实用新型燃料电池膜电极检漏仪的立体结构图； 图4为本实用新型燃料电池膜电极检漏仪的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
如图1、图3或图4所示，一种燃料电池膜电极的检漏仪，包括机架6、上检测板4和下检测板5，所述的上检测板4通过绝缘材料10与电机运动装置相连接，所述的电机运动装置设于所述机架6内部，所述下检测板5设于基座12上，其下端与绝缘材料10相连；所述的上下检测板之间设有测量电压的仪表9。
所述的电机运动装置包括电机1、蜗杆装置3与蜗轮装置2，其中所述的蜗杆装置3通过蜗轮装置2与电机1相连接，并且所述的蜗杆装置3通过绝缘材料10与上检测板4相连接，所述的蜗轮装置2与电机1之间设有扭矩传感器11；所述的电机运动装置还包括与电机1相连接的延时器和振荡器。
所述的上、下检测板分别与恒流电源13的正负极相连接，并且电路中设有电源开关8，其设于机架6上；所述的机架6上还设有控制开关7，其与电机1串联连接；所述的上检测板4与电机运动装置之间还设有万向轴14，当上检测板4向下运动正压在放有膜电极的下检测板5上时，万向轴14连接可以使上检测板4与下检测板5的接触挤压更为均匀紧密。
所述的控制开关7闭合后可使蜗轮装置2和蜗杆装置3转动，并带动上检测板4向下运动，使上检测板4正压于下检测板5上；通过对电机1的扭矩控制，上检测板4压住膜电极进行检测，当膜电极被上检测板压到一定的压力值以后，扭矩传感器11发生变化，同时电机1停止运动，保持压住膜电极的状态，在延时器的控制下，电机停止60s开始反转，在振荡器的控制下，电机运转10s，上检测板向上运动，回到初始位置后停止，上下检测板分开。
所述的上检测板和下检测板是由普通导电材料制成；所述的绝缘材料是聚四氟乙烯、橡胶、酚醛树脂、陶瓷、玻璃中的一种。
所述的恒流电源的电流＜1.5mA，膜电极两端的电压＜1.5V。
本实用新型燃料电池膜电极检漏仪的工作过程和工作原理结合图1、图2、图3或图4说明如下 首先将燃料电池膜电极A放置于下检测板5上，然后开启电机1的控制开关7，电机1、蜗轮装置2以及蜗杆装置3带动上检测板4向下运动，正压于下检测板5上，待系统稳定后，开启上下检测板电路中的电源开关8，给上下检测板两端施加一定的电压。由于质子交换膜是绝缘体，如果膜电极A中的质子交换膜是完好无损的，则上下检测板之间可以看作是电容器，开启电源开关8后可以看作是电容器的充电过程，在60秒的时间内，测量电压的仪表9的示数应该不断增大；如果膜电极A中的质子交换膜破损，则夹在膜两面的两张可导电材料便会互相接触，此时，上下检测板与其夹紧的膜电极A可以看作普通电阻，开启电源开关8后，在60s的时间内，测量电压的仪表9的示数应该保持一个数值基本不变。通过延时器控制，在电机停止60s后，电机开始反转，通过振荡器的控制，电机反转10s后，上检测板回到初始位置，至此一个膜电极检测完成。由此可以根据测量电压的仪表9的示数变化来准确判断膜电极是否破损。
权利要求1.一种燃料电池膜电极的检漏仪，包括机架(6)、上检测板(4)和下检测板(5)，其特征在于所述的上检测板(4)通过绝缘材料(10)与电机运动装置相连接，所述的电机运动装置设于机架(6)内部，下端连有绝缘材料(10)的下检测板(5)设于基座(12)上；所述的上下检测板之间设有测量电压的仪表(9)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏仪，其特征在于所述的电机运动装置包括电机(1)、蜗杆装置(3)与蜗轮装置(2)，其中所述的电机(1)设于所述机架内部的隔板上，所述的蜗杆装置(3)通过蜗轮装置(2)与电机(1)相连接，并且所述的蜗杆装置(3)通过绝缘材料(10)与上检测板(4)相连接，所述的蜗轮装置(2)与电机(1)之间设有扭矩传感器(11)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的检漏仪，其特征在于所述的电机运动装置包括与电机(1)相连接的延时器和振荡器。
4.根据权利要求1或2或3所述的燃料电池膜电极的检漏仪，其特征在于所述的上、下检测板分别与恒流电源(13)的正负极相连接，并且电路中设有电源开关(8)
5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏仪，其特征在于所述的上检测板(4)与电机运动装置之间设有万向轴(14)。
6.根据权利要求4所述的燃料电池膜电极的检漏仪，其特征在于所述的恒流电源(13)的电流＜1.5mA，膜电极两端的电压＜1.5V。
专利摘要本实用新型提供了一种燃料电池膜电极的检漏仪，包括机架(6)、上检测板(4)和下检测板(5)，其中所述的上检测板(4)通过绝缘材料(10)与电机运动装置相连接，所述的电机运动装置设于机架(6)内部，下端连有绝缘材料(10)的下检测板(5)设于基座(12)上；所述的上下检测板之间设有测量电压的仪表(9)。本实用新型的燃料电池膜电极检漏仪能快速、准确地对膜电极进行检漏，为确保膜电极的生产质量和生产效率提供了有效保障。
文档编号G01R31/36GK201218769SQ200820300608
公开日2009年4月8日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者陈海龙, 李志民, 侯晓峰 申请人:汉能科技有限公司
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